结构减震第七讲.pptVIP

第七讲 内容提要 第五篇 结构主动减震控制 第15章 结构主动减震控制概述 第16章 结构主动减震控制减震机理和系统组成 第17章 主动控制算法 第18章 主动减震控制结构试验 第15章 结构主动减震控制概述 15.1 结构主动减震控制的基本概念和分类 结构主动控制是利用外部能源（计算机控制系统或智能材料），在结构物受 激励振动过程中，瞬时施加控制力或瞬时改变结构的动力特性，以迅速衰减和 控制结构震动反应的一种减震（振）技术。 结构主动控制，一般可按两种情况分类： （1）按主动控制的利用程度分类（图17-1-1）： ① 结构（全）主动控制（Active Control）; ② 结构半主动控制（Semi Active Control）; ③ 结构混合控制（Hybrid Control）。 （2）按实现控制的手段型式分类（图17-1-2）： ① 施加外力控制型； ② 改变结构参数型； ③ 智能材料自控型。 15.2 结构主动减震控制的优缺点和应用范围 结构主动减震控制特有的优点如下： （1）减震控制效果好； （2）适应性广； （3）经济性好。 仍存在下述问题尚待解决： （1）减震的有效性； （2）控制系统工作的稳定性； （3）时滞问题； （4）能量输入问题； （5）经济性问题； （ 6）系统装置的日常维护问题。 主动控制主要应用于下述结构在风、地震、环境振动激励下的减震控制： （1）高层、超高层建筑； （2）高耸塔架或特种结构； （3）桥梁或其他大跨度结构； （4）生命线工程结构。 第16章 结构主动控制的减震机理和系统组成 现有结构主动控制系统类型很多，并且还在不断发展。现以主动控制系统的典型型式—主动质量阻尼器AMD为例，介绍其系统组成及减震机理，其他系统类型可以依法类推。 16.1 结构主动控制的减震机理 有n个自由度的线性结构，采用主动减震控制结构体系。 在地震激励下，结构体系的运动方程为： 地震力激励下主动控制结构体系的运动方程为： 主动控制结构体系，由于主动控制力的施加，改变了结构体系的阻尼、刚度和激励荷载。如果选用合理的控制算法，确定最优的控制力，则可以达到衰减和控制结构地震反应的目的。这就是结构主动控制体系减震控制的基本原理。 16.2 主动控制施加控制力的减震控制 当AMD主动控制结构体系受到地震激励时，产生地震反应。 AMD系统的驱动器驱动质量块，是质量块产生运动，质量块的惯 性力等于控制系统对结构施加的控制力，它通过弹簧、阻尼器和 驱动器作用在结构上，衰减和控制结构的地震反应。 16.3 主动变刚度、变阻尼的减震控制 如果主动控制系统对结构的减震控制，不是通过施加控制力，而是直接对装置于楼层之间的可变液压阻尼器(Variable Hydraulic Dampers)进行控制，直接调整结构的刚度特性和阻尼特性，从而衰减和控制结构的地震反应，这种控制体系，称为主动变刚度AVS和主动变阻尼AVD控制体系(Kobori,1990;Kawashima,1991)。这种体系有采用反馈控制，也有采用前馈控制，并采用不同的控制算法。 16.4 主动控制系统的组成和工作流程 现以典型的AMD说明系统组成和工作流程。 AMD主动控制体系，除了被控结构外，其主动控制系统由三部分组成： （1）质量阻尼刚度装置：包括质量块，刚度弹簧和阻尼器。 （2）驱动装置和液压源：包括伺服阀、驱动器、反馈传感器液压源及管路。 （3）计算机及控制系统，这是整个主动控制系统的核心部分，包括： ① 数据采集系统：装设在结构和地面上的传感器。